基于IC和蓄電技術(shù)的光電轉換器件簡(jiǎn)介

最適合傳感器網(wǎng)絡(luò )

　　羅姆現在將DSC定位于從周?chē)h(huán)境獲取能源的能量采集器件在開(kāi)發(fā)。比如，為便攜產(chǎn)品的充電器供電，作為小型音頻播放器、遙控器及掛鐘的電源等（圖3）。如果能作為穩定電源使用，那么在室內就無(wú)需布置為小電器供電的電線(xiàn)了，還可省去更換電池的麻煩。

圖3：在室內使用DSC

　　設想作為便攜式小型電器、遙控器及鐘表等的電源使用。圖根據羅姆的資料繪制而成。

　　其他被寄予厚望的用途是傳感器網(wǎng)絡(luò )用電源。因為在人活動(dòng)的場(chǎng)所基本都有照明，因此與振動(dòng)發(fā)電和熱電轉換等其他能量采集方式相比，DSC能夠穩定確保電源。如果如下文所述與蓄電器件組合，還能在就寢后的黑暗場(chǎng)所使用。

　　由于DSC輕便且設計性高，因此適合作為在人感傳感器、測量室內環(huán)境的溫濕度計及保健用傳感器等上組合有通信模塊的室內用及人體用傳感器節點(diǎn)的電源使用。

　　DSC適合利用照明光線(xiàn)的原因在于其發(fā)電特性。普通Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板利用的是以波長(cháng)在1100nm左右的近紅外線(xiàn)為中心的光。而DSC利用熒光燈及LED等主要發(fā)出400n～700nm以上波長(cháng)的光線(xiàn)發(fā)電。DSC雖然趕不上轉換效率在20％以上的Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板，但如果限定于波長(cháng)400n～700nm的光線(xiàn)，DSC的轉換效率卻是Si型太陽(yáng)能發(fā)電面板的數倍＊。

　?。SC難以大型化，是其用途鎖定在部件電源、便攜設備及在室內使用的電器的電源上的原因之一?？墒褂檬覂裙獾奶?yáng)能發(fā)電面板還有非晶Si型，但目前DSC獲得的電流比非晶Si型高2～3成

與IC和蓄電技術(shù)相結合合

　　羅姆開(kāi)始開(kāi)發(fā)DSC是在2009年。源于其收購的原沖半導體擁有有機薄膜成形技術(shù)。不過(guò)，DSC的原理以前就廣為人知，其他公司也在開(kāi)發(fā)。因此，羅姆提出了將DSC與其所擅長(cháng)的IC和其他元件組合，作為模塊提供以發(fā)揮優(yōu)勢的戰略。

　　如果將DSC與能快速充放電的雙電層電容器（EDLC）組合使用，則能夠以DSC為緩沖平均輸出功率。就上述的傳感器節點(diǎn)而言，小面板的輸出功率很難滿(mǎn)足常開(kāi)傳感器和無(wú)線(xiàn)通信功能的功耗，但在EDLC上蓄電進(jìn)行間歇驅動(dòng)就可行。如果一下子釋放，還能夠像攝影用閃光燈那樣使用。

　　與現有IC技術(shù)組合也有望實(shí)現乘積效應。比如，該公司已在提供太陽(yáng)能發(fā)電用，配備有MPPT（Maximum Power Point Tracking）功能的充電控制用IC。MPPT是相應于連接到太陽(yáng)能發(fā)電面板的負荷狀態(tài)和照度變化，控制電壓以使太陽(yáng)能發(fā)電面板的輸出功率最大化的功能。如果在其基礎上開(kāi)發(fā)DSC用充電控制IC，則能夠進(jìn)一步發(fā)揮DSC的作用。另外，從事傳感器用IC等業(yè)務(wù)的該公司的優(yōu)勢在于，能夠將DSC與這些技術(shù)組合，提供傳感器網(wǎng)絡(luò )用模塊。

轉換效率和可靠性是關(guān)鍵

　　羅姆已多次在展會(huì )上展出試制品，基礎技術(shù)已基本確立（圖4）?，F在正根據需求，著(zhù)眼于數年后的實(shí)用化進(jìn)行開(kāi)發(fā)。目前面臨的課題是提高轉換效率和提高可靠性。雖然在室內光的波長(cháng)范圍內擁有較高的轉換效率，但DSC仍趕不上Si型。并且，如果設想在家庭中使用，那么就不只是像辦公室那樣照度接近1000lx的明亮場(chǎng)所，還需要將200～300lx左右的低照度也能作為電源使用的轉換效率。“現在以1000lx的照度，發(fā)電能力不足50μW/cm2，但希望2、3年內提高2～3成”（奧良彰）。

圖4：使用DSC的試制品

　　在2011年7月的“TECHNO FRONTIER 2011”上展出的試制品。電源有采用3色面板的鐘表（a）、計算器（b）、配備有使用ZigBee的無(wú)線(xiàn)通信功能和溫度傳感器的無(wú)線(xiàn)傳感器模塊（c）。

　　長(cháng)期穩定運行的可靠性也是不可或缺的。雖然室內的使用環(huán)境不像室外那樣苛刻，但“希望其具有能夠使用10年左右不出問(wèn)題的耐用性”（奧良彰）。如何減小受光部分周?chē)蚣艿牟季€(xiàn)和延長(cháng)壽命尤為關(guān)鍵?？紤]到耐用性，粗一點(diǎn)更好，但從設計性出發(fā)，則是越細越好。兼顧兩者將是今后的課題。